氫(qing)氣侵(qin)蝕的機制包括(kuo)氫(qing)氣滲透、氫(qing)氣在耐(nai)火材料中的(de)擴散和氫氣與(yu)耐火材料中的組(zu)分反應等。在(zai)還(huan)原氣氛下，莫來石（A3S2）被還原(yuan)(yuan)的(de)過程(cheng)本質上是由于其內部(bu)的(de)二氧(yang)化硅組分(fen)(fen)被還原(yuan)(yuan)，在還原(yuan)(yuan)氣氛下，莫(mo)來石(shi)被分(fen)(fen)解為Al2O3與(yu)SiO2且(qie)分(fen)解產生的(de)SiO2進一步與還(huan)原氣體發生還(huan)原反應，先生成低價(jia)的(de)氣相(xiang)SiO隨著還原反應的持續進行，最終可能被還原為單質(zhi)硅(gui)，而氫氣則被氧化，生成水蒸氣，具體(ti)反應見式1至3。這(zhe)種還原反應在高溫環(huan)境(jing)下尤(you)其容易發生。
A3S2---Al2O3+SiO2 （1）
SiO2+H2=SiO(g)+H2O（2）
SiO2+2H2=Si+2H2O （3）
耐火(huo)材料性能下降的原因：在鋁(lv)硅系耐火(huo)材料中，氫(qing)氣往往會(hui)滲透到耐火材料的孔隙，甚至(zhi)晶界和晶粒內部，從(cong)而引(yin)起耐火材料的脆化和(he)開裂。此外，氫氣還可能與鋁硅(gui)系耐火材料(liao)中的(de)組分(fen)間發生(sheng)化學反應，形(xing)成低價化合物，導致耐火材料(liao)結構變化(hua)進而造成性能下降。在(zai)強還(huan)原氣氛(fen)下，試(shi)樣中的莫來石被侵蝕分(fen)解(jie)(jie)的趨勢很大，分(fen)解(jie)(jie)還原生(sheng)成(cheng)剛玉和SiO氣體。同時， 玻璃相中的部分SiO2也被還原成了SiO氣體，隨著反(fan)應的繼續，還原反應(ying)產生的(de)SiO氣(qi)相(xiang)逐漸逸出。氣(qi)態產物的揮發(fa)，導致了試樣中 SiO2含(han)量(liang)的減少和Al2O3含量的(de)相對增(zeng)加造成了一定(ding)程(cheng)度的(de)質量損失。
通過熱力(li)學模擬可知(zhi)，在(zai)還原氣氛下，Fe2O3會與鋁硅系耐火材料中的Al2O3、SiO2和莫來石等主要組分發生反應，生成 Fe2SiO4、FeAl2O3和H2O，進而影響到材料的結構和性能。Fe2O3主要集中(zhong)在(zai)礬土原料中(zhong)，且(qie)以(yi)固(gu)溶(rong)體形式存(cun)在(zai)于(yu)莫來(lai)石晶(jing)體中(zhong)，該部分Fe2O3易被還(huan)原成(cheng) FeO，而Fe 3+比 Fe 2+少一個電(dian)子，進而少一個電(dian)子層(ceng)，故Fe 2+的半徑比Fe 3+的半徑要大。因此，導致FeO從莫來(lai)石中脫溶出來(lai)，同時也破壞了(le)莫來(lai)石的結構，導致(zhi)強度有所降低。對比莫來石試樣(yang)和礬(fan)土試樣(yang)的還原試驗(yan)結果認為，莫(mo)來石試樣的(de)相對失(shi)重率和強度(du)衰(shuai)減率均低于(yu)礬土試樣的(de)原因(yin)主(zhu)要包括(kuo)以下幾方(fang)面：
(1)相(xiang)對于莫來石試(shi)樣(yang)，礬土試(shi)樣(yang)的氣(qi)孔(kong)率更高(gao)，結構更為疏松有更大的比表面積(ji)，與還原氣(qi)體接觸范圍更(geng)廣(guang)，有助于氫氣(qi)向試樣內部擴散以及生成(cheng)的氣(qi)體產物的排出，在(zai)還原動力學上具有優勢，反應也(ye)會更(geng)為劇(ju)烈(lie)。
(2)莫來(lai)石(shi)試樣的 Fe2O3 含量(liang)比礬(fan)土試(shi)樣要(yao)低，相比于莫(mo)來石(shi)，鐵鈦等化合物(wu)更(geng)容易被還原，對試(shi)樣的(de)抗還原性(xing)能的(de)影響(xiang)更(geng)大(da)。因此，礬(fan)土試(shi)樣的(de)質量(liang)損失率更(geng)大(da)，強度衰(shuai)減率更(geng)高(gao)。
(3)礬土試樣(yang)中的(de) Fe2O3含量更高，所發(fa)生的侵蝕反應(ying)除(chu)SiO2被(bei)還原(yuan)成 SiO氣相外，還包括 Fe2O3還原成(cheng) FeO和Fe進而FeO與Al2O3反應形(xing)成鐵(tie)鋁(lv)尖晶(jing)石FeAl2O4，粘(zhan)結(jie)填充于顆粒間隙。
顯微結構(gou)變化(hua)不明(ming)顯的原(yuan)因：顯微結構(gou)的變化(hua)是還原(yuan)反應和Al2O3晶粒致密化共同作用的結果，當溫度低(di)于1600℃時，Al2O3晶粒(li)致(zhi)密化對還原反應的進一步(bu)深(shen)入有明(ming)顯的抑制(zhi)作用，即(ji)還原反應動力學上受到限制。雖然(ran)表面(mian)的部分莫(mo)來石(shi)與H2發生還原反應，但(dan)由于形成的(de) Al2O3晶粒之間結合較為緊密，H2向(xiang)骨(gu)料內(nei)部的擴散受(shou)到抑(yi)制(zhi)，最終骨(gu)料內(nei)部的莫來(lai)石(shi)還原(yuan)程度較弱(ruo)甚(shen)至未被還原(yuan)。